RU2097905C1

RU2097905C1 - Motor constant-speed regulator

Info

Publication number: RU2097905C1
Application number: RU95105214A
Authority: RU
Inventors: В.П. Завьялов
Original assignee: Государственное предприятие "Ижевский механический завод"
Priority date: 1995-04-06
Filing date: 1995-04-06
Publication date: 1997-11-27
Also published as: RU95105214A

Abstract

FIELD: single-phase commutator motors including those driving manual electric tools. SUBSTANCE: regulator has triac connected in series with motor to ac circuit, triac control unit connected to motor current feedback circuit with current transformer, rectifier, storage capacitor connected in parallel with the latter, resistor inserted in series between rectifier and capacitor, and limiter connected in parallel with resistor. EFFECT: facilitated manufacture, improved reliability, simplified circuit arrangement, improved transient characteristics. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации скорости вращения однофазных коллекторных электродвигателей, в частности ручных электроинструментов. The invention relates to electrical engineering and can be used to stabilize the speed of rotation of single-phase collector electric motors, in particular hand-held power tools.

Известно устройство для стабилизации скорости вращения электродвигателя [1] содержащее симметричный тиристор, включенный последовательно с электродвигателем в цепь переменного тока, управляющий конденсатор, подключенный к пороговому элементу, выполненному в виде выпрямительного моста с динистором, включенным в его диагональ, и цепь обратной связи по току двигателя, включающую трансформатор тока с выпрямителем, конденсатор памяти и усилитель. A device for stabilizing the rotation speed of an electric motor [1] comprising a symmetric thyristor connected in series with an electric motor in an AC circuit, a control capacitor connected to a threshold element made in the form of a rectifier bridge with a dynistor included in its diagonal, and a current feedback circuit motor, including a current transformer with a rectifier, a memory capacitor and an amplifier.

Недостаток указанного устройства состоит в снижении заданной точности стабилизации при определенных режимах работы электродвигателя. Во-первых, из-за наличия эффекта триггера, который проявляется как качание скорости вращения электродвигателя, например, при включении. Данное явление происходит из-за того, что заряд конденсатора памяти производится амплитудным значением тока и поэтому напряжение заряда конденсатора не пропорционально изменению нагрузки на валу двигателя. Во-вторых, из-за избыточного заряда конденсатора памяти. The disadvantage of this device is to reduce the specified stabilization accuracy under certain modes of operation of the electric motor. Firstly, due to the presence of a trigger effect, which manifests itself as a swing of the rotation speed of the electric motor, for example, when turned on. This phenomenon occurs due to the fact that the charge of the memory capacitor is produced by the amplitude value of the current and therefore the voltage of the capacitor charge is not proportional to the change in the load on the motor shaft. Secondly, due to the excess charge of the memory capacitor.

Известно устройство для стабилизации скорости вращения электродвигателя [2] наиболее близкое к предлагаемому устройству и содержащее симистор, включенный последовательно с электродвигателем в цепь переменного тока, блок управления симистором и цепь обратной связи по току двигателя с трансформатором тока, выпрямителем и параллельным ему конденсатором памяти. A device for stabilizing the rotation speed of an electric motor [2] is known that is closest to the proposed device and contains a triac connected in series with the electric motor in an alternating current circuit, a triac control unit and a motor current feedback circuit with a current transformer, a rectifier and a memory capacitor parallel to it.

Вышеперечисленные недостатки в этом устройстве устранены введением дополнительно обратной связи по напряжению, содержащей трансформатор напряжения, диод, параллельно соединенный конденсатор и потенциометр. Однако при этом снижается технологичность устройства, т.к. требуется подключение высоковольтной обмотки трансформатора напряжения непосредственно к щеткам ротора, усложняется процесс настройки в связи с введением дополнительного потенциометра, снижается надежность из-за усложнения конструкции. The above-mentioned disadvantages in this device are eliminated by introducing additional voltage feedback containing a voltage transformer, a diode, a capacitor and a potentiometer connected in parallel. However, this reduces the manufacturability of the device, because requires the connection of the high voltage winding of the voltage transformer directly to the rotor brushes, the tuning process is complicated due to the introduction of an additional potentiometer, reliability is reduced due to the complexity of the design.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение технологичности и надежности устройства. The problem to which the invention is directed, is to increase the manufacturability and reliability of the device.

Для решения поставленной задачи в устройство для стабилизации скорости вращения электродвигателя, содержащее симистор, включенный последовательно с электродвигателем в цепь переменного тока, блок управления симистором и цепь обратной связи по току двигателя с трансформатором тока, выпрямителем и параллельным ему конденсатором памяти, согласно изобретению, в цепь обратной связи введены резистор, включенный последовательно между выпрямителем и конденсатором памяти, и параллельный последнему ограничитель напряжения. При введении резистора последовательно между выпрямителем и конденсатором памяти последний заряжается действующим значением тока. Напряжение заряда конденсатора памяти при этом пропорционально мощности, подаваемой на двигатель и, следовательно, нагрузке на валу двигателя. Введение наряду с резистором ограничителя напряжения, параллельного конденсатору памяти, позволяет исключить эффект триггера, повышает динамическую точность стабилизации скорости вращения электродвигателя, обеспечивая эффективность работы устройства и при резком сбросе нагрузки на валу двигателя. Обеспечивая заданную точность стабилизации, предлагаемое устройство технологично в изготовлении, т.к. не требует подключения к щеткам ротора и сложной настройки, более надежно при своей простоте, обладает лучшими динамическими характеристиками. To solve the problem, a device for stabilizing the rotation speed of an electric motor, comprising a triac connected in series with the electric motor to an alternating current circuit, a triac control unit and a motor current feedback circuit with a current transformer, a rectifier and a memory capacitor parallel to it, according to the invention, in a circuit A feedback resistor is introduced, connected in series between the rectifier and the memory capacitor, and a voltage limiter parallel to the latter. When a resistor is inserted in series between the rectifier and the memory capacitor, the latter is charged with the effective current value. The charge voltage of the memory capacitor in this case is proportional to the power supplied to the engine and, consequently, the load on the motor shaft. The introduction along with a resistor of a voltage limiter parallel to the memory capacitor eliminates the trigger effect, increases the dynamic accuracy of stabilization of the rotational speed of the electric motor, ensuring the efficiency of the device and with a sharp load drop on the motor shaft. Providing a given stabilization accuracy, the proposed device is technologically advanced in manufacture, because It does not require connection to the rotor brushes and complex settings, it is more reliable with its simplicity, has better dynamic characteristics.

На фиг. 1 показана схема устройства для стабилизации скорости вращения электродвигателя; на фиг. 2 эпюры, поясняющие работу устройства. In FIG. 1 shows a diagram of a device for stabilizing the rotation speed of an electric motor; in FIG. 2 diagrams explaining the operation of the device.

Устройство для стабилизации скорости вращения электродвигателя содержит симистор 1, включенный последовательно с электродвигателем 2, блок 3 управления симистором и цепь 4 обратной связи по току двигателя. Цепь 4 обратной связи содержит трансформатор 5 тока, выпрямитель 6 с параллельным ему резистором 7, резистор 8, конденсатор 9 памяти, параллельно соединенный с ограничителем напряжения в виде стабилитрона 10, резисторы 11 и 12, двухкаскадный усилитель 13 на транзисторах 14 и 15 и выходной выпрямитель 16. Блок 3 управления симистором содержит управляющие RC-цепи с резисторами 17 - 19, конденсаторами 20 и 21, подключенные через выпрямительный мост 22 с динистором 23 в диагонали к управляющему электроду симистора 1. A device for stabilizing the rotational speed of an electric motor comprises a triac 1 connected in series with the electric motor 2, a triac control unit 3 and a motor current feedback circuit 4. The feedback circuit 4 contains a current transformer 5, a rectifier 6 with a resistor 7 parallel to it, a resistor 8, a memory capacitor 9, connected in parallel with a voltage limiter in the form of a zener diode 10, resistors 11 and 12, a two-stage amplifier 13 on transistors 14 and 15, and an output rectifier 16. The triac control unit 3 contains RC control circuits with resistors 17-19, capacitors 20 and 21 connected through a rectifier bridge 22 with a dinistor 23 in the diagonal to the control electrode of the triac 1.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В установившемся режиме частота вращения электродвигателя 2 определяется сдвигом фазы управляющего сигнала, формируемого RC-цепями 18, 20, 17 и 21, напряжением срабатывания динистора 23 и сигналом обратной связи по току двигателя, формируемым в виде проводимости выпрямителя 16 шунтирующего совместно с веристором 19 конденсатор 21. Конденсатор 9 памяти в цепи 4 обратной связи по току двигателя повышает динамическую точность стабилизации. В зависимости от величины заряда конденсатора 9 памяти, усилитель 13 шунтирует выходной выпрямитель 16. При увеличении нагрузки (момента М) на валу двигателя 2 (фиг. 2,а) происходит подзаряд конденсатора 9 памяти через резистор 8. Величина сопротивления резистора 8 выбирается исходя из характеристик электродвигателя 2. Резистор 8 и конденсатор 9 памяти составляют интегральную цепь, что обуславливает пропорциональность величины заряда конденсатора 9 действующему значению тока двигателя 2 (фиг. 2,б). Следовательно, уровень заряда конденсатора 9 памяти пропорционален нагрузке на валу двигателя 2 и при скачкообразном увеличении момента от М1 до М2 плавно возрастает с величины U_c1 до U_c2 (см. кривую 24 на фиг. 2,в). Напряжение на конденсаторе памяти в прототипе пропорционально амплитудному значению тока двигателя I_A, которое резко возрастает в начальный момент времени увеличения нагрузки ( фиг. 2,г), чем объясняется характер изменения заряда конденсатора памяти в прототипе (кривая 25 на фиг. 2,в). Скачки напряжения на конденсаторе являются причиной эффекта триггера. Заряд конденсатора 9 U_c ограничивается стабилитроном 10. Величина напряжения ограничения U_огр. (фиг. 2,б), обеспечивая полное открывание транзисторов 14 и 15 усилителя 13, снижает инерционность разряда конденсатора 9 при резком сбросе нагрузки на величину Δt.In the steady state, the rotational speed of the electric motor 2 is determined by the phase shift of the control signal generated by the RC circuits 18, 20, 17 and 21, the response voltage of the dynistor 23 and the feedback signal of the motor current, formed as the conductivity of the rectifier 16 shunting together with the veristor 19 the capacitor 21 The memory capacitor 9 in the motor current feedback circuit 4 increases the dynamic stabilization accuracy. Depending on the charge of the memory capacitor 9, the amplifier 13 shunts the output rectifier 16. When the load (torque M) increases on the shaft of the motor 2 (Fig. 2, a), the memory capacitor 9 is recharged through the resistor 8. The resistance value of the resistor 8 is selected based on characteristics of the electric motor 2. The resistor 8 and the memory capacitor 9 constitute an integrated circuit, which determines the proportionality of the charge of the capacitor 9 to the actual current value of the motor 2 (Fig. 2, b). Consequently, the charge level of the memory capacitor 9 is proportional to the load on the shaft of the engine 2 and with an abrupt increase in torque from M1 to M2 gradually increases from U _c1 to U _c2 (see curve 24 in Fig. 2, c). The voltage on the memory capacitor in the prototype is proportional to the amplitude value of the motor current I _A , which increases sharply at the initial time of the load increase (Fig. 2, d), which explains the nature of the change in the charge of the memory capacitor in the prototype (curve 25 in Fig. 2, c) . Surge on the capacitor is the cause of the trigger effect. The capacitor charge 9 U _{c is} limited by the zener diode 10. The value of the limiting voltage U _ogre. (Fig. 2, b), providing full opening of the transistors 14 and 15 of the amplifier 13, reduces the inertia of the discharge of the capacitor 9 with a sharp load drop by Δt.

Таким образом, обеспечивая заданную точность стабилизации, предлагаемое устройство технологично в изготовлении, надежно, обладает более высокими динамическими характеристиками. Thus, providing a given stabilization accuracy, the proposed device is technologically advanced in manufacture, reliably, has higher dynamic characteristics.

Claims

A device for stabilizing the rotation speed of an electric motor, comprising a triac connected in series with the electric motor in an alternating current circuit, a triac control unit, an output connected to a triac control electrode, and a current feedback circuit connected to an input of a triac control unit containing a current transformer, primary the winding of which is connected in series to the motor circuit, the secondary is connected to the input of the rectifier, in parallel with the output of which is connected a memory capacitor and characterized in that the feedback circuit administered resistor connected in series between the rectifier and the capacitor of the storage unit, and a voltage limiter, parallel to the latter.